বিশ্বের উপাদান/অণু, পরমাণু
অণু-পরমাণু
খ্রীস্টজন্মের দ্বাদশ শতাব্দী পূর্বে বৈশেষিকদর্শন-প্রণেতা কণাদ তাঁহার এক কল্পনা ব্যক্ত করেন যে, প্রতি পদার্থ কতকগুলি ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র কণিকার সমষ্টিমাত্র। এই সকল কণিকার নাম ‘পরমাণু’। কণাদ সূত্র করিলেন—
नित्यम् परिमण्डलम्। २०।१।७। ইহারা অবিনশ্বর।
তিনি এ সম্বন্ধে বহু আলোচনা ও বিচার করেন।
খ্রীস্টজন্মের প্রায় পাঁচশত বৎসর পূর্বে গ্রীসদেশের দার্শনিক ডিমক্রিটস্ অনুরূপ মত প্রকাশ করেন। তিনি কণিকাগুলির নাম দিলেন ‘অ্যাটম’, গ্রীকভাষায় যাহার অর্থ হইল অবিভাজ্য। ডিমক্রিটস্ বলিলেন যে, বুঝিবার সুবিধা অনুসারে আমরা মিষ্ট তিক্ত, গরম ঠাণ্ডা, রং, এইসব কথা ব্যবহার করি—কিন্তু অ্যাটম ও শূন্য এই লইয়া ব্রহ্মাণ্ড।
রবার্ট বয়েল ও নিউটন এই কণিকাবাদ সমর্থন করেন। প্রত্যেক গ্যাসের ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র কণিকার মধ্যে সব সময়ই বিকর্ষণ আছে, নিউটন এইরূপ কল্পনা করিতেন এবং তিনি মনে করিতেন যে, এই বিকর্ষণের ফলে গ্যাসের আয়তন বৃদ্ধিপ্রাপ্ত হয়।
গত শতাব্দীর প্রারম্ভে ড্যাল্টন পদার্থের গঠন সম্বন্ধে কতকগুলি সিদ্ধান্ত করিলেন। একটি মৌলিক পদার্থকে ভাঙিয়া ভাঙিয়া চলিলে উহ| শেষ অবধি এমন অবস্থায় গিয়া দাঁড়াইবে যখন উহাকে আর ভাঙা চলিবে না। এই অ্যাটম বা পরমাণু সম্বন্ধে ড্যাল্টন বলিলেন যে, একটি মৌলিক পদার্থের পরমাণুগুলি হুবহু সমান; তাহাদের ওজন, তাহাদের গুণাবলির মধ্যে কোনও পার্থক্য নাই; বিভিন্ন মৌলিক পদার্থের পরমাণু বিভিন্ন; যখন রাসায়নিক মিলন ঘটে তখন পরমাণুগুলির মধ্যেই মিলন সংসাধিত হয়।
এই মিলনে যে ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র পদার্থের সৃষ্টি হয় তাহারা হইল ‘মলিকিউল’, ‘অণু’; এই অণু হইল যৌগিক পদার্থের ক্ষুদ্রতম অংশ। একটা উদাহরণ লওয়া যাক। এক চিমটি লবণ লইয়া ভাগ করিতে করিতে উহা এমন অবস্থায় গিয়া ঠেকিবে যখন লবণের গুণাবলি বজায় রাখিয়া আর উহাকে ভাঙা যাইবে না। ইহা হইল লবণের অণু। এই অণুকে আর ছোট করা চলে না, কিন্তু এইবার তড়িৎ সাহায্যে উহাকে ভাঙিয়া যাহা পাওয়া যাইবে তাহা হইবে এই লবণ-অণুর উপাদান— বিভিন্ন পরমাণু। এই পরমাণুগুলির মধ্যে আর লবণত্ব নাই। একটি উপাদান হইল সোডিয়ম, বেশী পরিমাণে উহা বেশ নরম, ছুরি দিয়া কাটা যায়, অগ্নিকাণ্ড বাধায়। আর একটি ক্লোরিন, বেশ ঝাঁঝালো গ্যাস, জল পরিষ্কার করে, কাপড়কে ধব্ধবে সাদা করে, বিপক্ষ সৈন্যকে মারিয়া ফেলে। যৌগিক পদার্থের অণুর সঙ্গে সঙ্গে আর-একটি কল্পনা করিতে হইল যে, অনেক মৌলিক পদার্থেও দুই বা ততোধিক পরমাণু জোট বাঁধিয়া অণু হিসাবে বসবাস করে। রাসায়নিক প্রক্রিয়ায় অণুরাই অংশ গ্রহণ করে। অণু-পরমাণুর আমদানি হইল রাসায়নিক প্রক্রিয়াসমূহের মীমাংসার জন্য এবং ইহাদের সাহায্যে অনেক প্রাকৃতিক ব্যাপার সুষ্ঠুভাবে মীমাংসিত হইল। এইবার দেখা গেল যে, ইহারা বাস্তব পদার্থ, ইহাদের অস্তিত্ব আছে; ক্ষুদ্র হইলেও ইহাদের আয়তন আছে, ভর (mass) আছে। কত বড় সে আয়তন, ব্যাস কত, ভর কত, এ সবের হিসাব হইল।
লর্ড কেল্ভিন এক টুকুরা সোনা পিটাইয়া উহাকে এত পাতলা করাইলেন যে, উহার বিপরীত দিকের জিনিস দেখা যায়; পানের খিলিতে যে সোনার তবক মোড়া থাকে তাহার তুলনায়ও উহা অনেক পাতলা। হিসাবে দেখা গেল যে, কেলভিনের পাতেও ৫০টির উপর অণু-স্তর আছে। আরও পাতলা কিছু পাওয়া যায় না কি? প্রকাণ্ড একটি পাত্রে জল আছে; জলের উপর খুব ছোট একটি তৈলবিন্দু ছাড়িয়া দেওয়া হইল। জলের উপর ঐ তেলের একটি পর্দা পড়িয়া গিয়া উহাতে লাল, নীল, সবুজ প্রভৃতি রং দেখা গেল; খুব বেশী যেখানে পাতলা হয় সেখানে রং আর দেখা যায় না, স্থানটা কালো হয়। পর্দার এইখানটা কতটা পুরু, সেই হিসাব হইতে অণুর আকারের একটা হিসাব মিলে। অন্যান্য অনেক পরীক্ষার দ্বারাও হিসাব হইল; দেখা গেল, একটি অণুর ব্যাস একটি সেণ্টিমিটারের ৫ কোটি ভাগের এক ভাগ মাত্র। এইবার উহার ভর বাহির হইল। হিসাবে মিলিল একটি হাইড্রোজেন পরমাণুর ওজন—
.০০০০০০,০০০০০০,০০০০০০,০০০০০০১৭ গ্র্যাম্।
বিভিন্ন দিক দিয়া বিভিন্ন পরীক্ষায় ঐ একই ফল দাঁড়াইল। এখন বিজ্ঞানীরা জোর করিয়া বলিতে পারেন যে, একটি শহরের লোকগণনায় যে পরিমাণ ভুল থাকে এসব হিসাবে ভুলের পরিমাণ তদপেক্ষা কম।
একটি অণুর ব্যাস, একটি হাইড্রোজেন পরমাণুর ওজন, সংখ্যায় যাহা দাঁড়াইল তাহা মানবের কল্পনার বাহিরে। উহাদিগকে হৃদয়ঙ্গম করিতে নানারূপ উপমার সৃষ্টি হইল। ব্যাস সম্বন্ধে একটি উপমা এই যে, একটি ক্ষুদ্র জলকণাকে যদি পৃথিবীর আকারে বড় করা যায় তবে ইহার অভ্যন্তরস্থ এক-একটি অণু এক-একটি ফুটবলের আকার ধারণ করিবে। অ্যাস্টন একটি চমৎকার হিসাব দিয়াছেন। এক গ্লাস জল লও; কল্পনায় মনে কর, এই জলের প্রত্যেক অণুর গায়ে একটি করিয়া লেবেল মারিয়া দেওয়া হইল। এই জল এখন সমুদ্রের জলের সহিত মিশাইয়া দাও; অপেক্ষা কর যতদিন পর্যন্ত না পৃথিবীর সমস্ত মহাসাগর, সাগর, উপসাগর, নদনদীর জলের সহিত এই জল সম্পূর্ণরূপে মিশিয়া যায়। এইবার সমুদ্র বা নদী হইতে এক গ্লাস জল লও। এখন দেখিবে, তোমার সেই আগেকার লেবেলযুক্ত অন্তত দু-হাজার অণু এই মাসের জলে আসিয়াছে। পরমাণুর ভরের যে হিসাব দেওয়া হইয়াছে সেখানে কোনও উপমাও মানব হৃদয়ঙ্গম করিতে পারে না।
এই পৃথিবী, ঐ সূর্যগ্রহতারকা, ব্রহ্মাণ্ডে যত কিছু ভৌতিক পদার্থ আছে সবই পরমাণুর সমষ্টি-মাত্র। মোটের উপর বিশ্বে কত রকমের মৌলিক পদার্থ আছে? ৫০, ৬০, ৭০, ৮০—বর্তমান সময় পর্যন্ত বিভিন্ন রকমের মৌলিক পদার্থের সংখ্যা ৯২টিতে দাঁড়াইয়াছে; তন্মধ্যে ৯০টির সহিত বিজ্ঞানী বিশেষভাবে পরিচিত। এই ব্রহ্মাণ্ড ঐ ৯২টি রকমের পরমাণু লইয়া গঠিত। স্থানে স্থানে উহারা মৌলিকভাবে বিদ্যমান, বেশীর ভাগ যৌগিক ভাবে অবস্থিত। মৌলিক পদার্থ মাত্র ৯২টি, কিন্তু মানুষ প্রায় ৪ লক্ষ বিভিন্ন রকমের যৌগিক পদার্থের সন্ধান পাইয়াছে। মৌলিক পদার্থের মধ্যে দেখা যায় যে, হাইড্রোজেন সর্বাপেক্ষা হালকা, ইয়ুরেনিয়ম সর্বাপেক্ষা ভারী। মৌলিক পদার্থের অধিকাংশই সাধারণ অবস্থান কঠিন, কতকগুলি গ্যাসীয়, এবং খুব অল্পসংখ্যক তরল অবস্থায় বিদ্যমান। ইহাদের মধ্যে অক্সিজেন, নাইট্রোজেন, লৌহ, অ্যালুমিনিয়ম, সিলিকন খুব বেশী পরিমাণে পৃথিবীতে ছড়াইয়া আছে, খাইতে শুইতে বসিতে আমরা ইহাদের সাক্ষাৎ লাভ করি। পক্ষান্তরে রেডিয়ম, ঈট্রিয়ম, ক্রিপ্টন প্রভৃতির পরিমাণ খুবই কম। সমস্ত পৃথিবী হইতে এক পাউণ্ড রেডিয়ম পাওয়া দুষ্কর।
একে একে অনেকগুলি মৌলিক পদার্থ যখন আবিষ্কৃত হইল তখন বিজ্ঞানী উহাদের মধ্যে কোনো শ্রেণীগত সাদৃশ্য আছে কিনা তাহার অনুসন্ধানে প্রবৃত্ত হইলেন। সুরের পর্দায় যেমন সাতটা অন্তর সাদৃশ্য আছে, আণবিক ওজনে সাজাইয়া মৌলিক পদার্থের মধ্যেও অনেকস্থলে সেইরূপ সাদৃশ্য দেখা দিল; যেমন পোটাসিয়াম, সোডিয়ম, লিথিয়ম, সাতঘর পর পর আছে এবং ইহাদের গুণাবলির সাদৃশ্য আছে। মেণ্ডেলিফ এই গবেষণায় তাঁহার জীবন অতিবাহিত করিলেন। কয়েকটি অনাবিষ্কৃত মৌলিক পদার্থের জন্য স্থান ছাড়িয়া রাখিয়া মেণ্ডেলিফ দৃঢ়ভাবে বলিলেন যে, এইসব মৌলিক পদার্থকে একদিন না একদিন পাওয়া যাইবে; তাহাদের গুণাবলি কি ধরনের হইবে মেণ্ডেলিফ সে সম্বন্ধেও ভবিষ্যদ্বাণী করিলেন। আজ বাংলাদেশের অর্থসচিব যদি ১৯৬৮ সালের বজেট প্রস্তুত করেন এবং ১৯৬৮ সাল যখন শেষ হইবে, তখন যদি দেখা যায় যে ২৫ বৎসর পূর্বে প্রস্তুত বজেট অনুযায়ী আয়-ব্যয়ের পাই পয়সাটি অবধি মিলিয়া গিয়াছে, সেটা যতটা আশ্চর্যের বিষয় হইবে সেইরূপ হইল যখন বিজ্ঞানী দেখিল যে মেণ্ডেলিফের কথার অনুরূপ মৌলিক পদার্থ একে একে আবিষ্কৃত হইয়া মেণ্ডেলিফ-নির্দিষ্ট শূন্যস্থানগুলি অধিকার করিল।
মৌলিক পদার্থের মধ্যে কয়েকটি আছে, যেমন হিলিয়ম, জিনন, নিয়ন প্রভৃতি যাহারা একলষেঁড়ে, কাহারও সহিত মিশিতে চায় না। অনেকেই কিন্তু মিশুক; প্রকৃতিতে তাহাদের মিলন ঘটিতেছে, আবার মানুষও তাহাদিগকে মিলাইতেছে। আমরা যখন শ্বাস লই, আপনা হইতেই রাসায়নিক মিশ্রণ ঘটে; আবার যখন সলফিউরিক অ্যাসিডে দস্তা দিই, এই মিলন আমরা ঘটাই। মিলিবার আসক্তি কোথাও মৃদু, কোথাও তীব্র; এবং যেখানে তাহারা মিলিতে চাহে না বিজ্ঞানী সেইরূপ অনেকস্থলে জোর করিয়া মিলন ঘটাইয়া নব নব যৌগিক পদার্থ সৃষ্টি করিয়া জগতের কল্যাণ বা অকল্যাণ সাধিত করিতেছেন। একটা ঘটনার উল্লেখ করা যাইতেছে। ১৮৯৮ সালের ইংলণ্ডের ব্রিস্টল শহরে এক অধিবেশনে উইলিয়ম ক্রুক্স্ সভাপতির আসন হইত বলেন, “আজ ইংলণ্ড ও পৃথিবীর সমস্ত জাতি এক মহাবিপদের সম্মুখীন; শীঘ্রই তাহাদের খা্দ্যের অভাব হইবে; লোক বাড়িতেছে, কিন্তু খাদ্যের পরিমাণ বাড়িতেছে না; জমি যাহা দিবার তাহা দিতেছে, কিন্তু জমির দিবার পরিমাণ নির্ভর করিতেছে প্রকৃতির খেয়ালের উপর।” কিন্তু দেখা গেল, জমি হইতে বেশী আদায় করিয়া লওয়া যায় যদি জমি শোরা প্রভৃতি সার হইতে নাইট্রোজেন গ্রহণ করিয়া লয়। একটা হিসাব হইল, বৎসরে ১২০ লক্ষ টন শোরা যদি ভূমিতে দেওয়া যায় তো ভূমির উর্বরতা বাড়িয়া গিয়া পৃথিবীর শস্য দেড়গুণের উপর বৃদ্ধি পায়। এইবার কথা হইল যে, এই হারে যদি মাটির ভিতর হইতে শোরা লওয়া যায় তো পৃথিবীর শোরা আর কত দিন! শোরার একটি উপাদান হইল নাইট্রোজেন, আর নাইট্রাজেন বাতাসের প্রধান উপাদান। বাতাসের এই নাইট্রোজেন লইয়া কি পরীক্ষাগারে শোরা প্রস্তুত করা যায় না? জার্মানির রসায়নবিৎ হাবার শোরা প্রস্তুতের এক নুতন উপায় আবিষ্কার করিলেন। বাতাসের নাইট্রোজেন এবং জলের হাইড্রোজেন বেশী উষ্ণতায় ও প্রচণ্ড চাপে রাসায়নিক মিলনে অ্যামোনিয়ায় পরিণত হইল, আর এই অ্যামোনিয়া হইতে শোৱা প্রস্তুত হইতে লাগিল।
ড্যাল্টনের সময়ে ফিরিয়া আসা যাক। ড্যাল্টন তাঁহার সিদ্ধান্ত প্রচার করিবার দশ বৎসর পরে প্রাউট বলিলেন, ব্রহ্মাণ্ডের মূলে আছে একমাত্র হাইড্রোজেন পরমাণু, অন্যরকম পরমাণুর সম্বন্ধে এইমাত্র বলা যায় যে, উহারা কয়েকটি হাইড্রোজেন-পরমাণুর জোটপাকানো অবস্থামাত্র, আর কিছু নয়। কথাটা শুনিতে লোকের ভাল লাগিল। এতদিন দার্শনিকেরাই বছর মধ্যে এককে দেখিয়াছেন; আজ যদি বিজ্ঞানী এই বৈচিত্র্যময় ব্রহ্মাণ্ডের মূলে একের সন্ধান পান তবে মানবের মন একটা তৃপ্তিলাভ করে। প্রাউটের মতের যাচাই হইল। মনে করা যাক, ক্লোরিন-পরমাণু। প্রাউটের মতে একটি ক্লোরিন-পরমাণুর যখন কতকগুলি হাইড্রোজেন-পরমাণুর সমষ্টিমাত্র, তখন একটি হাইড্রোজেন-পরমাণুর ওজনের তুলনায় একটি ক্লোরিন-পরমাণুর ওজন একটি পুরাপুরি সংখ্যা হইবে, উহাতে কোনও ভগ্নাংশ থাকিবে না। আর, শুধু ক্লোরিনই বা কেন, প্রত্যেক মৌলিক পদার্থের আণবিক ওজন পূর্ণসংখ্যক হইবে। পরীক্ষায় দেখা গেল, সেরূপ নাই। প্রাউটের সিদ্ধান্ত পরিত্যক্ত হইল। পরিত্যক্ত হইল বটে, কিন্তু শতবর্ষ পরের বৈজ্ঞানিক আবিষ্কারের ইতিহাস পর্যালোচনা করিলে দেখা যায় যে, প্রাউটের মত পরিত্যাগ করিবার মূলে ছিল একটি কথা; বিজ্ঞানীরা সেই সময় নিঃসংশয়ে ড্যাল্টনের এই কথাটি মানিয়া লইয়াছিলেন যে, একটি মৌলিক পদার্থের সব পরমাণুগুলি হুবহু এক, তাহাদের মধ্যে কোনো রকমের পার্থক্য নাই। কিন্তু শেষে দেখা গেল, আছে। কিন্তু সে কথা যাক।
ঊনবিংশ শতাব্দীর প্রায় শেষভাগ অবধি বিজ্ঞানীর নিকট বিভিন্ন রকমের পরমাণু বিশ্বের মূল উপাদান বলিয়া পরিগণিত রহিল। তাহার পর বিজ্ঞানের ইতিহাসে এক নূতন যুগ দেখা দিল।